מחקר חדש על תגובה מולקולרית לננו-חלקיקים חושף את כוחה של ננו-אינפורמטיקה

מחקר חדש על תגובה מולקולרית לננו-חלקיקים חושף את כוחה של ננו-אינפורמטיקה

חותמת זמן: 29 במאי 2023 10:58
צומת המקור: 2686039
29 במאי 2023 (חדשות Nanowerk) חוקרים גילו מנגנון תגובה חדש ספציפי לחשיפה אליו חלקיקים שמשותף למספר מינים. על ידי ניתוח אוסף גדול של מערכי נתונים הנוגעים לתגובה המולקולרית ל ננו, הם חשפו מנגנון הגנה אפיגנטי אבותי שמסביר כיצד מינים שונים, מבני אדם ועד ליצורים פשוטים יותר, מסתגלים לסוג זה של חשיפה. את הפרויקט הובילו חוקר הדוקטורט Giusy del Giudice ופרופסור דריו גרקו במרכז הפיני לפיתוח ואימות גישות משולבות (FHAIVE), אוניברסיטת טמפרה, פינלנד, בשיתוף צוות בין-תחומי מפינלנד, אירלנד, פולין, בריטניה, קפריסין. , דרום אפריקה, יוון ואסטוניה - כולל פרופסור חבר ולדימיר לובסקין מבית הספר לפיזיקה של UCD, אוניברסיטאי קולג' דבלין, אירלנד. העיתון פורסם ב טבע ננוטכנולוגיה ("תגובה מולקולרית של אבות לחלקיקים ננו-חומריים"). מנהל FHAIVE, פרופסור גרקו אמר: "הוכחנו לראשונה שיש תגובה ספציפית לננו-חלקיקים, והיא קשורה זה בזה לננו-מאפיינים שלהם. מחקר זה שופך אור על האופן שבו מינים שונים מגיבים לחלקיקים בצורה דומה. הוא מציע פתרון לבעיית כימיקל אחד-חתימה אחת, המגביל כיום את השימוש ב-toxicogenomic בהערכת בטיחות כימית".

ביולוגיה מערכות פוגשת ננואינפורמטיקה

פרופסור חבר ולדימיר לובסקין, שהוא מומחה לביו-מערכות ננו-מבנה, אמר: "בעבודה משותפת גדולה זו, הצוות בראשות אוניברסיטת טמפרה וכולל בית הספר לפיזיקה של UCD לא רק גילה תגובות נפוצות לננו-חלקיקים בכל מיני אורגניזמים מצמחים וחסרי חוליות לבני אדם, אך גם תכונות נפוצות של ננו-חומרים המעוררים את התגובות הללו." הוא אמר: "עשרות אלפי ננו-חומרים חדשים מגיעים לשוק הצרכנים מדי שנה. זוהי משימה עצומה לסנן את כולם לאיתור השפעות שליליות אפשריות כדי להגן על הסביבה ובריאות האדם. זה יכול להיות נזק לריאה כאשר אנו שואפים אבק, שחרור של יונים רעילים על ידי חלקיקי אבק, ייצור של מיני חמצן תגובתיים, או קשירה של שומנים בקרום התא על ידי ננו-חלקיקים. במילים אחרות, הכל מתחיל עם אינטראקציות פיזיות פשוטות יחסית על פני השטח של הננו-חלקיקים, שבדרך כלל לא מוכרות לביולוגים ולטוקסיקולוגים, אבל צריך להבין ממה עלינו לחשוש כשנחשפים לננו-חומרים". בעשור האחרון, מדינות ה-OECD אימצו אסטרטגיית הערכת רעילות מודעת למנגנון המבוססת על ניתוח נתיב התוצאות השליליות הקובעת קשרים סיבתיים בין אירועים ביולוגיים המובילים למחלה או השפעה שלילית על האוכלוסייה. לאחר קביעת נתיב התוצאה השלילי, ניתן לעקוב אחר שרשרת האירועים הביולוגיים למקור - האירוע ההתחלתי המולקולרי שהפעיל את המפל. ניסיונות ניתוח סטטיסטי של נתוני הטוקסיקולוגיה של השנים האחרונות לא הצליחו לזהות את תכונות הננו-חומר האחראיות לתוצאות השליליות. הבעיה היא שהמאפיינים החומריים שמספקים בדרך כלל היצרנים, כמו כימיה של ננו-חלקיקים והתפלגות גודל, הם בסיסיים מדי ואינם מספיקים כדי לבצע תחזיות הגיוניות לגבי הפעילות הביולוגית שלהם. עבודה קודמת, שנכתבה בשיתוף צוות בית הספר לפיזיקה של UCD, הציעה אוסף של מתארים מתקדמים של ננו-חומרים, תוך שימוש במדע חומרים חישוביים במידת הצורך, כדי להבין את האינטראקציות של ננו-חלקיקים עם מולקולות ורקמות ביולוגיות ולאפשר חיזוי של ההתחלה המולקולרית אירועים. מתארים מתקדמים אלה יכולים לספק את פיסות המידע החסרות ולכלול את שיעורי הפירוק של החומרים, את הקוטביות של אטומי פני השטח, אנרגיות אינטראקציה מולקולרית, צורה, יחסי גובה-רוחב, אינדיקטורים של הידרופוביות, אנרגיית קושרת חומצות אמינו או שומנים - כמו גם כל דבר עלול לגרום להפרעה בתפקוד התא או הרקמה הרגילה. פרופסור חבר לובסקין ועמיתיו במעבדת מודלים רך של UCD עבדו על אפיון חומרי סיליקו והעריכו את המתארים המתואמים עם הפוטנציאל המסוכן של ננו-חלקיקים. הוא אמר: "בניתוח שהוצג לאחרונה טבע ננוטכנולוגיה מנייר, בפעם הראשונה הצלחנו לראות מה המשותף בין חומרים שונים הקשורים לסיכונים בריאותיים ברמה המולקולרית. פרסום זה הוא ההדגמה הראשונה לכוחה של ננואינפורמטיקה, תחום מחקר חדש המרחיב את הרעיונות מהכימינפורמטיקה והביואינפורמטיקה, וגם הבטחה גדולה: שימוש בתאומים דיגיטליים של חומרים שנוצרו במחשב יאפשר לנו בקרוב לסנן ולייעל חומרים חדשים לבטיחות ופונקציונליות עוד לפני שהם מיוצרים כדי להפוך אותם לבטוחים וברי קיימא בתכנון."

בול זמן:

עוד מ ננוווק